一种可重构并联机构的拓扑特性分析

徐 帅,尤晶晶,2,沈惠平,叶鹏达

(1.南京林业大学机械电子工程学院,江苏 南京 210037) (2.江苏省精密与微细制造技术重点实验室,江苏 南京 210016) (3.常州大学现代机构学研究中心,江苏 常州 213016)

由于传统的并联机器人机构具有不变的拓扑结构和固定的运动副,这限制了并联机构的通用性与适应性. 鉴于此,2006年,戴建生教授提出了可重构机构[1],并于2009年召开全球首届 IEEE国际可重构机构与可重构机器人大会,开创了可重构机构新领域. 相比较传统的并联机器人,可重构并联机器人在保留传统并联机构优点的同时又具有多构态变化,满足多任务、多工况与多功能的要求,达到“一机多用”、节约资源与降低能耗等特点,已广泛应用在火星探测车[2]、卫星天线和太阳能帆板[3]等领域,吸引了国内外学者的广泛关注.

一些机构所具有的新型运动模式相继被发现,具有多种运动模式的并联机构综合仍然是机构学研究的热点之一. 有研究发现[4],机构拓扑演变以及活动度可变是可重构机器人的两个基本特征,几何约束是变胞机构变胞的起因. KONG等[5]综合了一类具有3自由度纯平移和3自由度纯转动的多运动模式的并联机构. GALLETTI等[6]通过利用特殊的运动副排列,综合了单环和多环运动转向机构,提出了4个基本的运动转向单环机构,并构造了具有分岔运动的并联机构. 畅博彦等[7]提出一种仅含转动副的二维移动放缩单元,通过模块化组合将构造得到的一种平面二维移动……